μ0中的4π是為了使常用的電磁學公式的計算得到簡化(所以SI制的電磁學部分叫做MKSA有理制),其中的則是為了使電流強度的單位安培(基本單位)接近于實際使用的大小。μ0的量綱為[MLT-2I-2]。
實驗測得這個數(shù)值是一個普適的常數(shù),聯(lián)系著力學和電磁學的測量。真空磁導率是由運動中的帶電粒子或電流產生磁場的公式中產生,也出現(xiàn)在其他真空中產生磁場的公式中公式中產生,也出現(xiàn)在其他真空中產生磁場的公式中。
真空磁導率是一個常數(shù),也可以定義為一個基礎的不變量,是真空中麥克斯韋方程組中出現(xiàn)的常數(shù)之一。在經(jīng)典力學中,自由空間是電磁理論中的一個概念,對應理論上完美的真空,有時稱為“自由空間真空”或“經(jīng)典真空”。
在真空中,磁場常數(shù)是磁感應強度和磁場強度的比率:
真空磁導率
無限長載流直導線外距離導線r處:
無限長載流直導線外距離導線r處:
坡莫合金相對磁導率μr=μ/μ02*104~2*105
從幾到3萬,范圍很寬。六角晶系鐵氧體:幾到幾十。NiZn(MgZn)鐵氧體:幾十到2000,目前最高4000,磁導率上千的很少見。MnZn鐵氧體:幾百到30000,5000以上算高磁導率。鐵氧體飽合磁...
一、真空度是指處于真空狀態(tài)下的氣體稀薄程度。所謂的真空度是指一個空間內氣體分子數(shù)的密度比標準狀態(tài)下(一個大氣壓101325pa)少。而濕度通常是指氣態(tài)水分子的多少。空氣中除了氮和氧以外,還有很多其他氣...
自由空間阻抗
電磁波方程
電磁場的數(shù)學表述
新國際單位制的定義
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研究了Fe81Ga19磁致伸縮合金在不同的偏置磁場和頻率下的動態(tài)磁導率。在低頻或準靜態(tài)下,該合金的磁導率能夠達到160以上,但隨頻率增加,磁導率逐漸下降,頻率大于6 KHz時,磁導率的下降減緩,并逐漸趨于穩(wěn)定。當施加平行偏置磁場時,磁導率明顯降低,而施加垂直偏置磁場時,與零偏置磁場相比,磁導率除較低頻率段有少量的下降外,基本保持不變。
磁場的能量密度=B^2/2μ
在國際單位制(SI)中,相對磁導率μr是無量綱的純數(shù),磁導率μ的單位是亨利/米(H/m)。
常用的真空磁導率
低頻磁場屏蔽
低頻磁場是較難屏蔽的。利用高磁導率材料吸收損耗大的特點來屏蔽低頻磁場是一個常用的磁場屏蔽法。使用高磁導率材料應注意以下幾點:
(1)磁導率隨著頻率的升高而降低,材料手冊上給出的數(shù)據(jù)通常是直流時的磁導率。直流時的磁導率越高,其隨頻率升高降低得越快。
(2)高磁導率材料在經(jīng)過加工或受到?jīng)_擊、碰撞后會發(fā)生磁導率降低的現(xiàn)象,因此必須在加工后進行適當?shù)臒崽幚怼?
(3)磁導率與外加磁場的強度有關。當外加磁場適中時,磁導率最高;當外加磁場過強時,屏蔽材料會發(fā)生飽和,磁飽和時的場強與材料的種類和厚度有關。
當要屏蔽的磁場很強時,如果使用高磁導率材料,會因磁飽和而喪失屏蔽效能;而使用低磁導率材料,由于吸收損耗不夠,將不能滿足要求。遇到這種情況,可采用雙層屏蔽,如圖2所示。
零磁通電流傳感器
最有效的電流傳感器是采用高磁導率材料制造的零磁通電流傳感器,如坡莫合金、非晶態(tài)合金等。
一般傳感器采用普通互感器原理,傳感器工作在磁滯回線上很短的一個區(qū)域,這個區(qū)域可以近似為一條斜線,它們極易受材料內應力以及溫度的影響,造成磁滯回線變化,測試數(shù)據(jù)極不穩(wěn)定。零磁通傳感器是由1個
圖3中原邊線圈流過電流
此傳感器的關鍵在于整個系統(tǒng)工作在磁通為零的這個工作點,而不像傳統(tǒng)傳感器工作在一條磁滯回線上,所以避免了傳統(tǒng)傳感器的特性隨溫度漂移、非線性不好等缺點。即使電流在較大范圍內變化時,傳感器也可正常工作。
磁導率常用參數(shù)
(1)初始磁導率μi:是指基本磁化曲線當H→0時的磁導率
(2)最大磁導率μm:在基本磁化曲線初始段以后,隨著H的增大,斜率μ=B/H逐漸增大,到某一磁場強度下(Hm),磁密度達到最大值(Bm) ,即(3)飽和磁導率μS:基本磁化曲線飽和段的磁導率,μs值一般很小,深度飽和時,μs=μo。
(4)差分(增量)磁導率μΔ∶μΔ=△B/△H。ΔB及△H是在(B1,H1)點所取的增量如圖1和圖2所示。
(5)微分磁導率,μd∶μd=dB /dH,在(B1,H1)點取微分,可得μd。
可知:μ1=B1/H1,μ△=△B /△H,μd=dB1/dH1,三者雖是在同一點上的磁導率,但在數(shù)值上是不相等的。
非磁性材料(如鋁、木材、玻璃、自由空間)B與H之比為一個常數(shù),用μ。來表示非磁性材料的的磁導率,即μ。=1(在CGS單位制中)或 μ。=4πX10o-7(在RMKS單位制中)。
在眾多的材料中,如果自由空間(真空)的μo=1,那△么比1略大的材料稱為順磁性材料(如白金、空氣等);比1略小的材料,稱為反磁性 材料(如銀、銅、水等)。本章介紹的磁性元件μ1是大有用處的。只有在需要磁屏蔽時,才會用銅等反磁性材料做成屏蔽罩使磁元件的磁 不會輻射到空間中去。
下面給出幾個常用的參數(shù)式:
(1)有效磁導率μro。在用電感L形成閉合磁路中(漏磁可以忽略),磁心的有效磁導率為:
式中 L--繞組的自感量(mH);
W--繞組匝數(shù);
磁心常數(shù),是磁路長度Lm與磁心截面積Ae的比值(mm).
(2)飽和磁感應強度Bs。隨著磁心中磁場強度H的增加,磁感應強度出現(xiàn)飽和時的B值,稱為飽和磁感應強度B。
(3)剩余磁感應強度Br。磁心從磁飽和狀態(tài)去除磁場后,剩余的磁感應強度(或稱殘留磁通密度)。
(4)矯頑力Hco。磁心從飽和狀態(tài)去除磁場后,繼續(xù)反向磁化,直至磁感應強度減小到零,此時的磁場強度稱為矯頑力(或保磁力)。
(5)溫度系數(shù)aμ°溫度系數(shù)為溫度在T1~T2范圍內變化時,每變化1℃相應磁導率的相對變化量,即
式中 μr1--溫度為T1時的磁導率;
μr2--溫度為T2時的磁導率。
值得注意的是:除了磁導率μ與溫度有關系之外,飽和磁感應強度Bs、剩余磁感應強度Br、矯頑力Hc,以及磁心比損耗Pcv(單位重量損耗W/kg)等磁參數(shù),也都與磁心的工作溫度有關。